鉅大LARGE | 點擊量：736次 | 2021年09月22日
新工藝提升太陽能電池更高效
今天，大多數(shù)太陽能電池的制備工藝，都是把幾乎一半的原材料，也就是高度提煉和加工的晶硅，變成鋸屑。有一個新工藝，開發(fā)者是新創(chuàng)公司阿斯特羅瓦特公司（Astrowatt），目的是消除大部分這樣的浪費，同時使太陽能電池更高效。太陽能剝離膜：這一25微米的薄膜屬于晶硅，沉積在一層金屬上，制備時使用了一種新技術。來源：麻省理工科技創(chuàng)業(yè)
傳統(tǒng)太陽能電池的制備，要鋸開成塊晶硅，形成的晶圓大約180微米厚。由于鋸子鋸開硅，因此，會把幾乎等量的硅（這一層有100至150微米厚）轉變成鋸屑，這些鋸屑通常不能重復使用。
采用傳統(tǒng)工藝，一毫米的硅可以制成約3個太陽能電池晶圓。阿斯特羅瓦特公司說，它可以制成5個或更多的晶圓，就使等量的材料，這重要是要取代鋸子，采用一種技術，可以剝離薄層硅膜，脫離厚硅片。
阿斯特羅瓦特公司和幾家公司，都希望大幅降低所需硅量，以制備太陽能電池。雖然硅的價格在最近幾年已經(jīng)下降，但是，在太陽能電池板制造中，它仍然是最昂貴的一項。
阿斯特羅瓦特公司的工藝，首先要鋸開硅塊，形成比較厚的硅片，每片近1毫米厚。然后，公司修飾每片晶圓的上部，這樣就可以用作太陽能電池的背片，這一工藝最后要沉積一層金屬到晶圓上。
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
接下來，晶圓被加熱，使材料內(nèi)部形成張力，因為金屬和硅的膨脹有不同的速度。使用一個楔子，在變形的硅的邊緣，戳開一條縫，裂縫就會從一個邊緣擴散到另一個邊緣，這樣，工程師最終就可以剝離金屬膜，連同一層薄薄的25微米的硅。重要的是，硅的晶體結構使裂紋可以均勻擴散到整個晶圓，而且硅是柔性的，所以它不會碎裂，而會脫落下來。
由此出現(xiàn)的金屬硅薄膜，隨后要進一步加工，形成太陽能電池的正面。整個過程可以重復進行，會繼續(xù)有25微米的薄層剝離原始厚晶圓。這完工后，形成的就是一片晶圓，但仍然比較厚，從180微米到幾百微米不等。它可以用來制作傳統(tǒng)的太陽能電池，也可以回收，回爐制成硅塊。（不同于鋸末，這種晶圓仍具有足夠高的質(zhì)量，可以進行回收。）
其他公司制備薄片晶硅，使用的是新的鋸切技術或其他方法。但是，其他方法往往會出現(xiàn)脆弱的晶圓，它們不能采用現(xiàn)有的電池制造設備。拉杰什饒（RajeshRao）是這家公司的技術總監(jiān)，他表示，阿斯特羅瓦特公司電池的金屬背片，使它們更耐用。
這家公司已經(jīng)演示了這項技術，在實驗室制成大的8英寸寬的晶圓，而小型太陽能電池接近15％的效率。這效率稍低于傳統(tǒng)晶體硅太陽能電池，但是，研究人員尚未使用于所有已知的方法，以提高太陽能電池的效率。事實上，這些電池理論上可以達到更高的效率，勝過傳統(tǒng)的硅太陽能電池，因為它們更薄，這使它更容易讓電子離開電池，出現(xiàn)電力。
下一步是演示這一工藝的商用級設備。這一工藝所有步驟的完工，采用的機器幾乎都見于太陽能電池廠。
到目前為止，阿斯特羅瓦特公司已籌集到一筆未公開金額的資金，這是首輪風險投資，還有150萬美元是屬于美國能源部的日照計劃（Sunshot），目的是使太陽能發(fā)電可以競爭過化石燃料電力。
這種方法確實有一些缺點。金屬硅薄膜會微微上卷，這使它們有點難以處理，因為是傳統(tǒng)的生產(chǎn)線。此外，不像其他一些方法，這種方法并不是完全不要制成晶硅塊，再鋸開它，但是，它確實大大降低了要鋸開的數(shù)量。
其他方法，比如，有一種方法，開發(fā)者是新創(chuàng)公司1366技術公司（1366Technologies），目的是完全取消這些步驟，這可能進一步降低制造成本。然而，這種技術有它自身的挑戰(zhàn)，包括實現(xiàn)高產(chǎn)量和生產(chǎn)高品質(zhì)的硅。
